Почти идеальный вариант: котлы верхнего горения на твердом топливе и их особенности

Основной недостаток твердотопливных котлов – необходимость регулярно подкладывать топливо.

Пытаясь увеличить длительность работы на одной закладке, инженеры изобрели котел верхнего горения. На одной порции топлива такие котлы способны работать до 31 часа если это дрова, и до 5 суток если уголь.

Котлы верхнего горения

Длительность горения достигается за счет двух факторов:

1. большой объем топки, а соответственно, и запас топлива;
2. принцип верхнего горения. Топливная закладка имеет вид башни и поджигается сверху, тогда как в обычных котлах — снизу. В эффективности такого решения легко убедиться на примере спички: если зажечь ее и развернуть головкой вверх, она горит 20 сек. против 10 сек. при развернутой книзу головке.

Более подходящий пример — свеча. Длительность ее горения помимо верхнего поджига обеспечивается наличием сдерживающего фактора — медленно расплавляющейся оболочки из парафина или воска. Подобный фактор реализован и в котлах верхнего горения: воздух подается по подвижному телескопическому воздуховоду с распределителем на конце точно в зону горения, по мере истления топлива опускающуюся книзу.

Достоинства котлов этого типа:

• длительная работа на одной закладке;
• энергонезависимость при работе на дровах (прочие виды котлов длительного горения нуждаются в подключении к электричеству);
• высокий КПД: топливо истлевает более полно благодаря пиролизу под горящим слоем (древесный газ догорает в верхней части топки).

Для обеспечения процесса горения с газогенерацией (русскоязычный синоним пиролиза) имеется важный элемент — камера подогрева поступающего в топку воздуха.

Для работы на угле требуется нагнетание воздуха вентилятором, так что котел в этом случае быть энергонезависимым не может.

Недостатки котлов верхнего горения:

• высокая стоимость;
• относительно быстрое прогорание распределителя на воздуховоде;
• частое зависание топлива на стенках;
• отсутствие возможности добавить топливо до прогорания текущей закладки.

Популярные марки

Интересно отметить, что данная технология не получила признания у производителей с мировой известностью, таких как «Будерус» и др.

Изготовлением котлов верхнего горения занимаются компании на Урале, в Беларуси и в Литве, вот эти марки:

1. Неделька. Российский производитель. По мощности котлы можно разделить на 4 группы, рассчитанные на отапливаемую площадь в 50-250/150-400/400-800/800-2000 м². С целью увеличения КПД производитель применил жаротрубный теплообменник — поместил в водяную рубашку трубы, по которым дым из топки отводится в дымоход. На угольной закладке котлы «Неделька» работают до 7 суток;
2. Буран. Еще один российский производитель. Не путать с белорусскими пиролизными «Буранами»;
3. Liepsnele. Литовский производитель. В линейке представлены отопители мощностью от 10 до 40 кВт. Длительность работы на дровяной закладке — 2 суток, на угольной — 7 суток. Производитель обещает КПД в 90% на любом виде топлива.

Еще одна марка из Литвы — Stropuva. Именно эта компания первой начала выпуск котлов с верхним горением.

Изготовление своими руками

Повторить в домашних условиях котел заводского изготовления невозможно: выполнить элементы телескопического воздуховода так, чтобы он двигался свободно и при этом был достаточно герметичным, можно только на высокоточном станке.

Но россиянин Афанасий Бубякин предложил альтернативное решение: выполнить воздуховод в виде поршня — вертикальной трубы с приваренным книзу стальным блином. Он лежит на топливе и по мере прогорания последнего опускается под собственным весом вниз.

Нагрев воздуха реализован следующим образом: на блин снизу наварены радиально уголки. Проходя по ним, воздух достигает нужной температуры. При малом диаметре котла уголки спирально подгибают, так что снизу блин становится похожим на крыльчатку насоса.

Изготавливают котел в таком порядке:

1. берут полутораметровую часть трубы наружным диаметром 44 см и вырезают ближе к одному из торцов отверстие диаметром 120 мм для дымоотводящего патрубка;
2. в трубе с наружным диаметром 50 см вырезают такое же отверстие, так чтобы при установке одной трубы в другую оба проема располагались бы друг напротив друга;
3. из стального листа вырезают похожую на шайбу для резьбового крепежа деталь с наружным диаметром 50 см и внутренним 40 см. В домашних условиях сначала болгаркой вырезают многоугольник, затем ею же обтачивают углы;
4. приваривают шайбу соосно (концентрически) к торцу меньшей трубы со стороны вырезанного отверстия;
5. устанавливают концентрически трубу с приваренной шайбой в большую трубу, совместив вырезанные в них отверстия, и приваривают большую трубу к шайбе по периметру. Получается топка с водяной рубашкой, закрытой с одной стороны. Внутренний край шайбы, выступающий в топку, служит опорой для крышки;
6. из стального листа вырезают круг диаметром 50 см;
7. приваривают круг к противоположному относительно шайбы торцу конструкции. Это днище топки и водяной рубашки;
8. вваривают в отверстие диаметром 120 мм патрубок для подключения к дымоходу;
9. у днища «бочки» в наружную трубу вваривают штуцер для подключения «обратки» диаметром 40-45 мм;
10. на противоположной стороне сверху вваривают штуцер того же диаметра для подключения подачи;
11. смачивают сварные швы мыльным раствором и производят воздушную опрессовку водяной рубашки давлением не менее 2 атм. Раздувающихся мыльных пузырей быть не должно, в противном случае отмечают места утечек и заваривают их;
12. из стального листа вырезают крышку — диск диаметром 44 см с отверстием посредине диаметром 40-45 мм. На внутренней стороне концентрически приваривают кольцо из прутка диаметром 39 см. Оно не позволит закрытой крышке двигаться в стороны;
13. на противоположной стороне к центру крышки приваривают горловину — отрезок трубы с тем же внутренним диаметром, что и отверстие. Высота горловины — 100 мм. Благодаря ей увеличится длина щели между воздуховодом и крышкой, а значит и ее аэродинамическое сопротивление. Таким образом предотвращается паразитный подсос воздуха.

Изготавливают воздуховод:

1. из стального листа вырезают диск диаметром 40 см и наваривают на него сверху для веса кольцо из швеллера (для сгибания полочки подрезают);
2. подбирают трубу для воздуховода, так чтобы она свободно проходила в горловину, но с как можно меньшим зазором;
3. вырезают в диске отверстие равное внутреннему диаметру подобранной трубы;
4. приваривают трубу-воздуховод к центру диска со стороны кольца из швеллера;
5. приваривают на противоположной стороне радиально 5 уголков, подрезанных таким образом, чтобы они сходились в центре. Уголки образуют каналы, по которым воздух движется от центра на периферию;
6. в верхней части воздуховода просверливают два отверстия друг напротив друга и вставляют в них загнутый с одной стороны прут. К этой оси приваривают диск почти равный внутреннему диаметру воздуховода — заслонку.

Эта конструкция достаточно примитивна. Можно усовершенствовать ее: оформить в нижней части водяной рубашки П-образный проем, получив доступ к стенке топки, и установить в ней дверцу для удаления золы.

Монтаж и подключение

Устанавливают котел верхнего горения в пристройке, если ее нет — в нежилом помещении: специально выделенной котельной, кухне, коридоре, санузле и пр. Важное требование — наличие вентиляции.

Прочие требования:

1. прочный несгораемый пол. Котлы верхнего горения тяжелы, потому их обычно устанавливают на бетонной стяжке. Если же это усиленный деревянный пол, на нем устраивают несгораемый настил (стальной лист толщиной от 1,5 мм на базальтовом картоне), так чтобы он простирался перед котлом и по бокам от него на 1,2 м;
2. если пол деревянный и котел без ножек, устанавливают бетонную подставку, выходящую за пределы отопителя на 300 мм в каждую сторону;
3. минимальное расстояние до стены — 1 м. Если она оштукатурена вермикулитовой или иной огнестойкой штукатуркой толщиной от 25 мм — 0,8 м.

При подключении котла к системе отопления соблюдаются два условия:

1. к штуцеру подачи прикручивается т.н. группа безопасности, включающая в себя предохранительный клапан, манометр, термометр и воздухоотводчик. Предохранительный клапан крайне важен: твердотопливные котлы обладают значительной тепловой инерцией, не позволяющей быстро снизить мощность тепловыделения, так что существует высокая вероятность закипания теплоносителя;
2. вблизи котла линии подачи и обратки связываются перемычкой со смесительным узлом, управляемым термодатчиком. Если температура в обратке упадет ниже +60⁰С, смесительный узел добавит в нее горячего теплоносителя из линии подачи.

Стоимость

Вопреки традиции и логике, некоторые отечественные котлы стоят дороже импортных. Так, угольный отопитель марки «Неделька» мощностью 25 кВт (пиковая — 60 кВт) стоит 122 тыс. руб., мощностью 45 кВт (пиковая — 90 кВт) — 173 200 руб.

Котлы «Буран» продают за 95 тыс. руб. (25 кВт). Литовский Stropuva для древесного топлива мощностью 15 кВт обойдется в 67 тыс. руб., 30 кВт — 79 тыс. руб. Угольный на 20 кВт — 104 тыс. руб.

Отопитель марки Liepsnele, также производимый в Литве, при мощности в 10 кВт стоит 100 тыс. руб., при мощности в 40 кВт — 120 тыс. руб.

Отзывы

Котлы верхнего горения оправдывают ожидания пользователей — они действительно работают до 5-ти суток на одной топливной закладке (уголь).

Отзывы на «Недельку» и «Stropuva» примерно одинаковы: потребители работой отопителей довольны, но не одобряют высокую стоимость и сложность в очистке (на удаление золы и растопку тратится порядка 1,5 часа). Также из отзывов известно, что эти приборы нетребовательны к топливу.

Видео по теме

Как сделать котел верхнего горения своими руками:

Котлы верхнего горения решают главную проблему твердотопливного оборудования — сводят участие человека к минимуму. При этом им не требуется специальное топливо, как например, пеллетным котлам. Но следует быть готовым повозиться с очисткой топки, на стенках которой могут находиться несгоревшие остатки предыдущей закладки.